Хорариум: 60 + 0 + 0 = 60 часа
Кредити (ECTS): 4,0
Лектор: проф. дфн Веселин Страшилов
Анотация:
Курсът по основи на акустиката е задължителен за студентите от специалността Фотоника и лазерна физика. Курсът има за цел да запознае студентите с основите на акустиката като другата важна съставна част от вълновата физика наред с оптиката. С оглед на спецификата на общото обучение в специалността са разгледани основните раздели, свързани с разпространението и взаимодействието с веществото на акустичните вълни в газове, течности и най-вече изотропни и анизотропни твърди среди. Изяснена е същността на акусто-електромагнитната вълнова аналогия. Наред с фундаменталните свойства е обърнато сериозно внимание на разпространението на различни видове вълни във вълноводи и резонатори, имащо пряка връзка с приложения във вълновата микроелектроника. Последните раздели са посветени на акустооптиката, като дават основата на знания, които предстои да бъдат използвани в по-нататъшните специализирани курсове. Отделено е малко време и на нелинейната акустика, с отново налагащата се аналогия с явленията в нелинейната оптика.
Подготовката на студентите се извършва самостоятелно след лекциите, като резултатите от нея се проверяват с периодични консултации.
Предварителни изисквания:
- Линейни диференциални уравнения от втори ред, линейни диференциални оператори, интегрални теореми, пресмятания с комплексни числа.
- Елементарни представи от електричеството и магнетизма и оптиката.
Програма на курса:
- Вълни и трептения – основни свойства. Векторни и скаларни вълнови полета (2 уч.часа)
- Експоненциален запис на хармонични полета. Бягащи и стоящи вълни. Фаза и фазова скорост, вълнов вектор, дължина на вълната (2 уч.часа)
- Акустични вълнови полета в газове, течности и твърди среди. Тензори на деформацията и механичното напрежение (2 уч.часа)
- Закон на Хук. Тензори на еластичните модули и еластичните константи (податливости). Симетрия и съкратен запис (2 уч.часа)
- Закон на Нютон. Уравнения за движение в твърда среда. Гранични условия (2 уч.часа)
- Плоски монохроматични акустични вълни в твърда среда. Тензор на Кристофел. Поляризация и фазова скорост на изонормалните акустични вълни (2 уч.часа)
- Акустични вълни в изотропна твърда среда. Вълни в течности и газове. Вискозитет (2 уч.часа)
- Групова скорост на акустичните вълни. Вектор на Пойнтинг. Чисти направления. (2 уч.часа)
- Поляризационни ефекти при разпространението на акустичните вълни. Кръгова и елиптична поляризация, четвъртвълнова пластинка. (2 уч.часа)
- Вълнови повърхности и криви в акустиката. Повърхности на бавностите. Влияние на симетрията на средата - акустични оси (2 уч.часа)
- Акустични вълни във вълноводи. Пластинчати вълноводи – модова структура. Критични честоти и дисперсия. (2 уч.часа)
- Пиезоелектричен ефект. Тензор на пиезоелектричните модули. Съкратен запис. Коефициенти на електромеханична връзка. (2 уч.часа)
- Акусто-електромагнитна аналогия при базовите уравнения и вълновите явления. Бавни електромагнитни вълни (2 уч.часа)
- Повърхнинни акустични вълни в твърди среди. Видове ПАВ върху плосък еднороден интерфейс. (2 уч.часа)
- ПАВ в слоисти среди. Дисперсионни модове на Рейли и Лав. Напречни повърхнинни акустични вълни. (2 уч.часа)
- Повърхнинни оптични поляритони – сравнителен анализ с ПАВ. Физична природа на приликите и различията. (2 уч.часа)
- Повърхнинни акустични вълни в течности. (2 уч.часа)
- Елементи на звуковата акустика. Честотни спектри, налягане, сила, реверберация, шум. Ефект на Доплер (2 уч.часа)
- Основни физични механизми на загубите на акустична енергия в твърди среди. Термоеластичен ефект, взаимодействия с дислокации, фонони, електрони, магнони. (3 уч.часа)
- Взаимодействия на акустични вълни с електрони в полупроводници. Акустоелектронно усилване (2 уч.часа)
- Акустичен импеданс. Отражение на акустични вълни (2 уч.часа)
- Особености на разпространението на акустичните вълни в полимери и биологични среди (2 уч.часа)
- Принципи на акустичния резонатор. Резонансна честота, качествен фактор. Пиезоелектричен резонатор – еквивалентна електрична схема. Съпротивление (3 уч.часа)
- Пиезоелектричният резонатор като преобразовател на акустични вълни – честота, честотна лента и поляризация. Съгласуване. (2 уч.часа)
- Еластооптичен ефект. Тензор на еластооптичните коефициенти. Влияние върху поляризацията на разсеяната светлина (2 уч.часа)
- Акустооптична дифракция. Режими на Раман-Нат и Браг. Ефективност. Акустооптично качество на средите. Честотна лента. (3 уч.часа)
- Анизотропна и колинеарна брагова дифракция на светлина от акустични вълни. Дифракция от ПАВ. Брилуеново разсейване на светлина (3 уч.часа)
- Елементи на нелинейната акустика. Генерация на хармонични и комбинационни вълни. (2 уч.часа)
Формата на контрол е изпит
Основна литература:
- http://elearning-phys.uni-sofia.bg/~ves/ - лекции и помощна литература в електронен формат
Допълнителна литература:
- М. Борисов и В. Страшилов, Физика на линейните акустични и електромагнитни вълни, София, Издателство на Българската академия на науките, 1989, на разположение и в електронен формат
- В. Страшилов, “Среди структури в микровълновата акустика”, Дисертация за доктор на физическите науки, Софийски университет, 2006 г. – в електронен формат
Съставил програмата: проф. дфн Веселин Страшилов
26.02.2013
Вашите коментари изпращайте
тук
2015-10-09
